超微粉碎机的发展历程

超细与超微粉体的制备是粉体工业发展的关键之一，而目前中国粉体界多数人士致力于工艺方法的研究，对粉碎设备研究投入的力量太少。另一方面由于市场经济等原因，许多设备的研究者与制造商虽有成果，但涉及到知识产权保护等问题，所以这方面所得资料不多。本人仅将在本行业中已收集的资料（除外）加以汇总提供给读者，愿与大家共同学习，以促进我国粉体制备工业的发展。
1、辊磨机

对于辊式磨机的改进型设备，由于原有典型辊式磨机（雷蒙磨）长期在粉体行业中的应用，所以近年对改进型的辊式磨机在市场上出现较多，可以追朔到20世纪后期及本世纪开头的时期，并有许多报道。

邵秋萍等介绍了他们研制的YM1000L新型超细磨粉机，图1为该机结构示意。其主要工作原理是主电动机通过减速机减速后把动力传递到磨粉机主轴，使其低速旋转( 120～150 r/min)。设置在主轴上端的研磨腔（磨盘）与主轴刚性连接跟随主轴一起旋转，研磨腔内装着磨圈和三个磨辊，工作时物料在离心力作用下被甩至磨圈内壁进入磨辊与磨圈之间。这时磨辊通过液压系统径向施压，磨辊随其电动机一起旋转，磨辊与磨圈同向旋转但不同速，它们之间形成一个线速度差．进入研磨腔的物料被挤压、滚研、剪切而粉碎。送风系统将被粉碎物料抽人分级室，根据产品细度要求，调节分级叶轮转速，合格产品进入成品收集器，粗粉则返回，再次粉碎。该机特点：①每个磨辊自带动力，磨辊与磨圈的线速度不同，它们之间有线速度差Av，而Av的大小根据物料性质而定；②每个磨辊配置一个油缸，粉磨压力达58.9 kN，压力根据需要可随时调整；③磨耗低，产品增铁量一般不超过万分之一；④超细粉含量大，分级精度高；⑤各轴承均采用液体润滑。据介绍对重质碳酸钙、高岭土等的磨粉效果都较好，对硬物料如铝钒土、锆英砂、碳化硅、刚土等粉磨至0. 023～0. 043 mm( 600～325目)的加工效果也不错。

2、冲击式超细粉碎机

王新江等再次论述了CM51A型冲击式超细粉碎机的应用。对这种卧式冲击式粉碎机，早在1993年就投放市场应用，但是王新江等所提出问题的认识实际上说明理论研究落后于粉碎实践。早在上世纪1959年，H．Rumpf的研究认为，冲击粉碎能与冲击碰撞的速度成正比，颗粒的次碰撞只导致颗粒的疲劳，只有连续碰撞，颗粒才能粉碎。在冲击磨碎过程中，颗粒从一面受到压力。颗粒的破裂能量受到颗粒动能的限制，颗粒动能决定于颗粒与冲击部件间的相对速度，而和颗粒与粉碎腔腔壁间相对运动方向无关。两个冲击部件以一定的角度彼此靠近，粉碎的关键在于正向冲击速度和由此在颗粒上产生的压应力，而切向冲击速度引起颗粒的翻滚，或磨擦引起的能量损耗，则减少了破裂能的输入。

注意：冲击式粉碎机除要求高的冲击速度和以正向冲击为主外，在冲击式粉碎机的设计中还要考虑流体机械的影响，它要求冲击次数多，磨碎元件小，以及颗粒的运动行程短。传统的冲击式粉碎机工作部件的圆周速度为40～120 m/s，普通钢的强度限制了其圆周速度不能超过150 m/s，而冲击超细磨粉则要求冲击速度高，要达到高速度的可能方法之一就是用低密度高强度材料制造。Plaruol早在1962年就造出了圆周速度为360 m/s的高速冲击粉碎机。

CM51A型冲击式超细粉碎机结构如图2所示，给料粒度小于10 mm，两个粉碎室相互直列配置，两室直径分别为400 mm和440 mm。

据该文作者给出的数据粉碎室的转子圆周速度为50 m/s，第二粉碎室的转子为55 m/s。该机在上世纪80年代由日本细川公司引进的M502NC型超细粉碎机及MS -3H型微细分级机的基础上，1993年研制成CM51型超细粉碎机和QF5型空气分级机。作者在文章中详细介绍了该设备在非金属矿行业的应用情况。

冲击式粉碎机的理论很早就在粉体工业内实现，冲击式粉碎机早在上世纪五六十年代市场上已很流行，我国某些化工机械生产厂家在那时已生产这类设备。但是由于当时的体制及市场原因，设备制造不够精细，理论上也很少有人去进一步研究、发展，致使这类设备在我国没有得到重视。改革开放后由于粉体生产的大量需要，人们才注意到冲击式粉碎机的理论与实践的发展。本人认为生产冲击式粉碎机的企业，首先要深入研究冲击粉碎的机理，其次在设备设计上要能设计出高速旋转的转子，并能在材质和机械加工上实现这个“高速度”就会有所突破。

当然目前带有内分级结构的冲击式粉碎机也很普遍，要注意分级系统与粉碎机的粉碎腔的有机结合，特别在分级系统的叶片设计与调整上气流的流动方面，还是有一定的讲究的。生产实践中，有些企业往往注意了粉碎机部分而忽略了分级系统，结果设备生产出来，客户使用不理想，影响了自己的市场，也影响了客户的效益。

3、超微振动磨粉碎机

王燕民等利用一种新型的偏心振动磨对碳酸钙粉料粒度小子2 mm的物料进行机械力化学激活研究。这种新型的偏心振动磨是德国克劳斯塔尔工业大学新研制的。新的ESM振动粉碎机与传统的振动磨单向振动不同，它的特点是可以同时产生振幅为20 mm的多向振动，使物料颗粒在研磨介质之间充分松散的情况下得到强烈冲击和磨擦。图3为ESM振动粉碎机的结构示意。使用研磨介质为直径30 mm的钢球，振幅为9 mm，振动频率为50 Hz，简体转速为980 r/min。作者在文章中列举了该机振动特性的推导公式及对碳酸钙试验结果的分析。

这种结构的振动磨机，可供我国相关生产企业借鉴、参考，从中开拓新思路。

4、新型气流粉碎机

中药材超细化可提高药效的理论已得到中医药界普遍认可。中药材超细化可以提高药物生物利用率和临床疗效，降低生产成本，实现中药传统技术的新突破。由于中药的组成十分复杂。我国现存中药资源为12 807种，药用动物1 581种，药用矿物80种，其余为药用植物。而植物类中药又有根、茎、皮、叶、花、果、种子等之分。外形各不相同，微观组织结构也有很大差异，对于这些不同种类的药物进行超细粉碎则有较大的难度。因而要对不同的物料采取不同的粉碎方式来达到目的——获得中药超细粉。表1给出了不同粉碎机用于中药超细粉碎时的特点。

根据目前国内中药超细粉碎的要求，叶菁发明了“中药材冲击磨擦超细气流粉碎装置”（见图4），据介绍，该装置是一种适用性强、粉碎效率高的新型设备。其工作原理为中药材由螺旋给料机送入离心布料锥盘，通过物料分配器及多个喷嘴与混合加速管分别高速、对心冲向旋转靶，并在不同的旋转靶片表面磨擦纹理的剪切作用下，使药材得以冲击、磨擦粉碎后，随上升气流进入设备上部的分级涡轮，合格产品分出，不合格者回落至物料分配器，再粉碎。

使用结果表明，该装置对植物类的粉质硬脆性中药材和纤维类的坚韧药材及矿物质的珍珠母有很好的效果，对热敏性的没药树的树脂粉碎效果也较好。

气流粉碎机在许多场合被推荐使用，实际上现有的各种形式的气流粉碎机不一定完适合中药粉碎。该粉碎装置打开了在中药材粉碎方面使用气流粉碎机的思路，是一种全新概念的气流粉碎机。

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